2型糖尿病人骨髓干细胞成骨能力研究

骨髓干细胞有分化为成骨细胞、脂肪细胞和其他间质细胞的潜能，在骨形成和修复中起重要作用，其向成骨细胞的分化异常可能导致骨质疏松。2型糖尿病人骨髓干细胞的成骨能力是否存在异常目前还不清楚，本研究限定为遗传因素造成的糖尿病人（2型糖尿病家系），把目标直接定位于导致骨生长的骨髓干细胞和其分化生成成骨细胞的能力上，通过对骨髓干细胞数量、分化为成骨细胞的潜力、骨髓中成骨细胞的生长动态、对BMP2（bone morphogenic protein 2）和NELL-1(Nel-like molecule-1) 生长蛋白的反应情况进行研究，最后用大鼠股骨断肢修复实验确认Nell-1 或 Nell-1 + BMP2 处理后的糖尿病人骨髓干细胞是否可以在活体内表现其造骨功能，从而对糖尿病造成骨质疏松症的根本原因做细胞水平的确定，同时也评估BMP2和NELL-1蛋白是否能成为治疗糖尿病相关的骨质疏松症的候选药物。

糖尿病患者是骨质疏松发病的高危人群，我们选择有相同遗传背景的2型糖尿病家系人群作为研究对象，从骨髓间质干细胞这一骨形成的起源点着手研究，通过分析2型糖尿病人中骨髓间质干细胞向成骨细胞分化能力的异常，最终从本质上阐明2型糖尿病患者骨质疏松的发病机制。. 在骨髓间充质干细胞的增殖能力研究中，我们发现糖尿病家系中正常者及糖尿病患者与正常对照者骨髓间质干细胞数量无明显差异，但一定程度的糖尿病患者的血清对骨髓间充质干细胞的增殖有促进作用，其对对骨髓间充质干细胞增殖的影响与糖尿病的严重程度密切相关，糖化血红蛋白在10%以上的糖尿病患者血清对骨髓间充质干细胞增殖有明显抑制作用。同时也发现，健康志愿者与2型糖尿病家系中正常者骨髓间充质干细胞增殖速度无明显差异，但2型糖尿病家系中糖尿病患者骨髓间充质干细胞增殖速度明显慢于前两者。说明糖尿病对骨髓间充质干细胞的影响既有骨髓干细胞自身的原因，也有糖尿病患者血液方面的影响。. 在骨髓间质干细胞成骨分化研究中，2型糖尿病患者家系中糖尿病患者骨髓间质干细胞成骨分化能力明显降低，而糖尿病患者血清进一步加剧其成骨分化能力障碍，成骨分化相关的基因如RUNX2、OPN、OCN、ALP mRNA及蛋白表达明显降低。家系中的正常者其骨髓间质干细胞成骨能力亦低于正常对照者，但明显好于糖尿病患者。在骨髓间质干细胞分化为成骨细胞过程中，加入NELL-1蛋白可促进干细胞向成骨细胞分化，同时加入NELL-1及BMP-2则显著增强骨髓间质干细胞向成骨细胞分化。应用携带NELL-1 及BMP-2基因的慢病毒载体转染骨髓间质干细胞后亦得到相同的结果。转染了NELL-1及BMP-2的糖尿病患者骨髓间质干细胞其分化为成骨细胞的能力已与正常对照者无明显差异。. 通过本研究，我们发现糖尿病对骨髓间质干细胞的影响主要表现在对成骨分化能力的影响上，既有干细胞自身异常的因素，也有糖尿病患者血清的因素。NELL-1及BMP-2蛋白干预可一定程度上逆转糖尿病患者骨髓间质干细胞向成骨细胞分化的异常，为糖尿病性骨质疏松的治疗提供了参考依据。